تستند النظريات الحالية لتكوين المجرات على الاندماج الهرمي للكيانات الأصغر في هياكل أكبر وأكبر ، بدءًا من حجم الكتلة الكروية النجمية وتنتهي بمجموعات من المجرات. وفقًا لهذا السيناريو ، يُفترض أنه لم تكن هناك مجرات ضخمة في الكون الصغير.
ومع ذلك ، قد يتعين الآن مراجعة هذا الرأي. باستخدام أداة FORS2 متعددة الأوضاع على التلسكوب الكبير جدًا في بارانال ، حدد فريق من علماء الفلك الإيطاليين أربع مجرات بعيدة ، أكبر عدة مرات من مجرة درب التبانة ، أو ضخمة مثل أثقل المجرات في الكون الحالي. يجب أن تكون تلك المجرات قد تكونت عندما كان عمر الكون حوالي 2000 مليون سنة فقط ، أي قبل حوالي 12000 مليون سنة.
قد تكون الأجسام المكتشفة حديثًا أعضاء في مجموعة من المجرات الضخمة القديمة التي لم يتم اكتشافها حتى الآن.
يظهر وجود هذه الأنظمة أن تراكم المجرات الإهليلجية الضخمة كان أسرع بكثير في الكون المبكر مما كان متوقعًا من النظرية الحالية.
الدمج الهرمي
المجرات تشبه الجزر في الكون ، وهي مصنوعة من النجوم بالإضافة إلى سحب الغبار والغاز. تأتي بأحجام وأشكال مختلفة. يميز الفلكيون بشكل عام بين المجرات اللولبية - مثل مجرتنا درب التبانة ، NGC 1232 أو مجرة أندروميدا الشهيرة - والمجرات الإهليلجية ، والتي تحتوي في الغالب على النجوم القديمة وقليل جدًا من الغبار أو الغاز. بعض المجرات تكون وسيطة بين اللوالب والإهليلجية ويشار إليها بالمجرات العدسية أو المجرات الكروية.
إن المجرات ليست متميزة في الشكل فحسب ، بل تختلف أيضًا في الحجم: قد يكون بعضها "خفيفًا" مثل الكتلة الكروية النجمية في درب التبانة (أي أنها تحتوي على ما يعادل بضعة ملايين من شموس الشمس) في حين أن البعض الآخر قد يكون أكبر من مليون مليون صنز. في الوقت الحاضر ، يقع أكثر من نصف النجوم في الكون في المجرات الكروية الضخمة.
أحد الأسئلة المفتوحة الرئيسية للفيزياء الفلكية الحديثة وعلم الكونيات هو كيف ومتى تشكلت المجرات وتطورت بدءًا من الغاز البدائي الذي ملأ الكون المبكر. في النظرية الحالية الأكثر شيوعًا ، المجرات في الكون المحلي هي نتيجة لعملية بطيئة نسبيًا حيث تندمج المجرات الصغيرة والأقل كتلة لتكوين مجرات أكبر وأكبر حجمًا تدريجيًا. في هذا السيناريو ، الملقب بـ "الاندماج الهرمي" ، كان الكون الصغير مأهولًا بمجرات صغيرة ذات كتلة قليلة ، في حين أن الكون الحالي يحتوي على مجرات كبيرة وقديمة وضخمة - آخر ما تشكل في المرحلة النهائية من عملية تجميع بطيئة.
إذا كان هذا السيناريو صحيحًا ، فلا ينبغي للمرء أن يجد مجرات إهليلجية ضخمة في الكون الصغير. أو بعبارة أخرى ، بسبب السرعة المحدودة للضوء ، يجب ألا تكون هناك مثل هذه المجرات الضخمة بعيدة جدًا عنا. وبالفعل ، حتى الآن ، لم تكن هناك مجرة بيضاوية قديمة معروفة خارج المجرة الراديوية في redshift 1.55 التي تم اكتشافها قبل حوالي عشر سنوات.
مسح K20
من أجل فهم عملية تكوين المجرات بشكل أفضل والتحقق مما إذا كان سيناريو الدمج الهرمي صالحًا ، استخدم فريق من علماء الفلك الإيطاليين و ESO التلسكوب الكبير جدًا لـ ESO كـ "آلة زمنية" لإجراء بحث عن المجرات الإهليلجية البعيدة جدًا. ومع ذلك ، هذا ليس تافها. يجب أن تكون المجرات الإهليلجية البعيدة ، بمحتواها من النجوم القديمة والحمراء ، أجسامًا خافتة جدًا في الواقع بأطوال موجية بصرية حيث يتحول الجزء الأكبر من الضوء إلى الجزء الأحمر تحت الأحمر من الطيف. وبالتالي ، تعد المجرات الإهليلجية البعيدة من بين أهداف المراقبة الأكثر صعوبة حتى بالنسبة لأكبر التلسكوبات ؛ هذا هو السبب في استمرار سجل 1.55 الانزياح الأحمر لفترة طويلة.
لكن هذا التحدي لم يوقف الباحثين. حصلوا على مطيافية بصرية عميقة مع أداة FORS2 متعددة الأوضاع على VLT لعينة من 546 جسمًا باهتًا تم العثور عليه في منطقة سماء تبلغ 52 قوسًا (أو حوالي عُشر مساحة القمر المكتمل) والمعروفة باسم حقل K20 ، و والتي تتداخل جزئياً مع منطقة GOODS-South. أثمرت مثابرتهم وتم مكافأتهم باكتشاف أربع مجرات قديمة وكبيرة ذات انزياحات حمراء بين 1.6 و 1.9. تُرى هذه المجرات عندما كان الكون حوالي 25٪ فقط من عمره الحالي الذي يبلغ 13700 مليون سنة.
بالنسبة إلى إحدى المجرات ، استفاد فريق K20 أيضًا من قاعدة بيانات الأطياف المتاحة للجمهور في منطقة GOODS-South التي اتخذها فريق ESO / GOODS.
عدد جديد من المجرات
وهكذا تُرى المجرات المكتشفة حديثًا عندما كان عمر الكون حوالي 3500 مليون سنة ، أي قبل 10000 مليون سنة. ولكن من الأطياف المأخوذة ، يبدو أن هذه المجرات تحتوي على نجوم يتراوح عمرها بين 1000 و 2000 مليون سنة. هذا يعني أنه يجب أن تكون المجرات قد تكونت وفقًا لذلك في وقت سابق ، وأنه يجب أن تكون قد أكملت تجميعها بشكل أساسي في وقت كان فيه عمر الكون من 1500 إلى 2500 مليون سنة فقط.
يبدو أن المجرات تحتوي على كتل تتجاوز مائة ألف مليون كتلة شمسية ، وبالتالي فهي بأحجام مماثلة لأكبر المجرات في الكون المعاصر. تظهر الصور التكميلية التي تم التقاطها في مسح GOODS ("المسح العميق لأصول المراصد العظيمة") بواسطة تلسكوب هابل الفضائي أن هذه المجرات لها هياكل وأشكال متطابقة إلى حد ما مع تلك المجرات الإهليلجية الضخمة الحالية.
لذلك كشفت الملاحظات الجديدة عن عدد جديد من المجرات القديمة والضخمة.
يظهر وجود هذه المجرات الكروية الضخمة والقديمة في أوائل الكون أن تجميع المجرات الإهليلجية الضخمة الحالية بدأ في وقت أبكر بكثير وكان أسرع بكثير مما تنبأت به نظرية الاندماج الهرمي. تقول أندريا سيماتي (INAF ، Firenze ، إيطاليا) ، قائد الفريق: "تثير دراستنا الجديدة الآن أسئلة أساسية حول فهمنا ومعرفتنا بالعمليات التي تنظم تكوين الكون وتاريخه التطوري وهياكله."
المصدر الأصلي: ESO News Release
